Диссертация

Актуальность исследования определяется необходимостью развития существующих фундаментально-научных представлений о динамике берегов в криолитозоне на фоне глобальных изменений. Также актуальной задачей является совершенствование методов мониторинга береговой зоны арктических морей для обеспечения безопасного строительства и функционирования инженерной инфраструктуры. Цель работы – выявить основные морфодинамические характеристики термоабразионных берегов Карского моря на фоне современных (за последние 50 лет) изменений окружающей среды и климата. Задачи исследования: 1) Анализ литолого-геоморфологических, мерзлотных и гидрометеорологических условий как факторов, определяющих динамику берегов Карского моря, на основе литературных источников и полевых материалов; 2) Сегментация береговой линии материкового побережья Карского моря по морфогенетическому строению и динамике по результатам дешифрирования разновременных данных дистанционного зондирования Земли (ДДЗЗ), анализа литературных источников и материалов полевых исследований; 3) Характеристика геоморфологического строения и динамики термоабразионных берегов ключевых участков Карского моря и расчет скоростей отступания/выдвижения береговой линии за разные временные периоды, на основе дешифрирования аэрокосмических материалов и данных полевых исследований; 4) Качественная оценка влияния литолого-геоморфологических, мерзлотных и гидрометеорологических условий, а также техногенного воздействия на пространственную и временную изменчивость динамики термоабразионных берегов Карского моря. Объектом исследования являются берега Карского моря (на участке материкового побережья), сложенные преимущественно мерзлыми дисперсными грунтами; предметом исследования является их морфология и динамика. Методология. Работа основывается главным образом на дешифрировании различных разновременных ДДЗЗ, которые, при этом контролируются полевыми исследованиями. По снимкам дешифрируется положение береговой линии за разные временные периоды, рассчитываются скорости отступания/выдвижения берега. По снимкам, полевым материалам, фондовым гидрометеорологическим данным и результатам предыдущих исследований описываются природные условия и оценивается их влияние на характер термоабразии и других береговых процессов. Научная новизна работы: 1) В работе дана детальная характеристика геоморфологического строения и динамики берегов восьми ключевых участков, причем для пяти из них (залив Крузенштерна, западный и восточный берега острова Белый, терминал Утренний и бухта Лемберова) подобные исследования проведены впервые, для остальных трех (Уральский и Ямальский берега Байдарацкой губы и Харасавэй) данные предыдущих исследований динамики берегов были обобщены и существенно уточнены, ряд наблюдений продлен до современного периода за счет применения новейших ДДЗЗ. 2) Впервые проведен анализ динамики берега за последние около 50 лет на все материковое побережье Карского моря путем сопоставления архивных снимков KH Corona 1960х гг. и мозаик современных снимков с открытых серверов Google Earth, Яндекс карты и ESRI ArcGIS 2010х гг., на основе чего составлена карта морфогенетических типов и динамики берегов на данную территорию, получены примерные количественные величины отступания/выдвижения берегов за данный временной период, оценена их точность. 3) Для части ключевых участков (Ямальский берег Байдарацкой губы и бухта Лемберова) впервые проведены исследования с применением БПЛА, получены сверхвысокодетальные (2-5 см) изображения местности и ЦММ, что позволило существенно уточнить данные по геоморфологическому строению и продлить ряд наблюдений за динамикой берегов до современного периода для данных участков. 4) Для части ключевых участков (Уральский и Ямальский берега Байдарацкой губы, залив Крузенштерна) впервые проведены расчеты отступания/выдвижения берегов в объемных величинах, с применением ArcticDEM и ЦММ, полученных по съемке с БПЛА, что представляет более достоверную и наглядную картину динамики берегов, так как учитывает объем размываемых/накапливаемых отложений. 5) Проведено сопоставление множества различных по своему строению ключевых участков, что позволило изучить все основные типы берегов Карского моря и оценить влияние основных природных и антропогенных факторов на динамику берегов. Основные положения, выносимые на защиту: 1) Анализ разновременных космических снимков за последние 50 лет показал, что 40% протяженности береговой линии материкового побережья Карского моря в настоящее время испытывает отступание, 3% - выдвижение, 57% остается стабильной. При этом, установлено, что современная динамика берега на значительном протяжении (около 35% береговой линии) не соответствует его морфогенетическому типу. 2) Среди исследованных ключевых участков Карского моря наиболее высокие среднемноголетние скорости отступания получены для термоабразионных берегов, сложенных высокольдистыми отложениями с выходами подземных льдов и подверженных воздействию ветровых волн открытого моря: западное (1,2 м/год) и восточное (1,9 м/год) побережья о. Белый; Уральский берег Байдарацкой губы (1,2 м/год); западное побережье Ямала в районе пос. Харасавэй (1,1 м/год). 3) На побережье Карского моря с начала XXI века установлена тенденция к ускорению отступания термоабразионных и активизации размыва аккумулятивных берегов, что связано с ростом волнового и термического воздействия и, на отдельных участках - с началом активного хозяйственного освоения.